JP2003528517A - 表示装置に表示するためのビデオ画像データ処理方法及び装置 - Google Patents

表示装置に表示するためのビデオ画像データ処理方法及び装置

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JP2003528517A JP2001569802A JP2001569802A JP2003528517A JP 2003528517 A JP2003528517 A JP 2003528517A JP 2001569802 A JP2001569802 A JP 2001569802A JP 2001569802 A JP2001569802 A JP 2001569802A JP 2003528517 A JP2003528517 A JP 2003528517A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、プラズマディスプレイパネル制御用の新しいタイプの前処理に関連する。プラズマディスプレイ技術は、中間調（グレイ・スケール）描画性が低いという欠点がある。これは、ＣＲＴの場合、輝度が印加された陰極電圧の二次で近似できるのに対して、プラズマディスプレイの場合、輝度はＰＤＰの放電パルス数の一次で近似されることによる。したがって、サブフィールド符号化を行えるようにするために、入力ビデオ信号成分Ｒ、Ｇ、Ｂを二次逆ガンマ関数で近似する必要がある。逆ガンマ関数の影響が完全に維持されることがないように、８ビットのビデオデータに切り捨てることが要求される。特に、視角感度が高い低ビデオレベル領域で、中間調描画性が良くない。本発明は、中間調描画性を改良するためＰＤＰ分野に適用される新しいタイプのディザリング方式を使用することを提案する。適用されるこれらの方式は、３種類の特定のディザリング方式を含み、単独で使用することも、組み合わせて使用することも可能である。これらの方式は、画素の各カラー成分Ｒ、Ｇ、Ｂに別々のディザリング数が加えられるセルベースのディザリング方式と、自由に使えるディザリング数の組がビデオ画像の領域／オブジェクトに依存して作成されるオブジェクト／領域ベースのディザリング方式と、自由に使えるディザリング数の組がビデオ（信号）レベルに依存して作成されるディザリング方式である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、表示装置に表示するためのビデオ画像データを処理する方法及び装
置に関する。より詳細には、本発明は、特に、プラズマディスプレイパネル（Ｐ
ＤＰ）のようなマトリクスディスプレイ、又は、ディスプレイ上で画素値が対応
した個数の小幅の発光パルスの生成を制御するその他のディスプレイに表示され
る画像の画質を改良する映像処理の方法に関連する。
【０００２】 〔背景〕 プラズマ技術は、（ＣＲＴの限界を超えた）大型であり、かつ、視角を制限す
ることなく厚さが非常に抑えられたフラットカラーパネルを実現することが可能
である。
【０００３】 旧世代の欧州ＴＶの場合、画質を改良するため多数の研究がなされた。その結
果として、プラズマ技術のような新技術は、標準ＴＶ技術と同等若しくはそれ以
上に優れた画質を提供しなければならない。一方で、プラズマ技術は、画面サイ
ズが制限されない可能性、薄型にすることができる可能性などを与えるが、他方
で、画質を低下させる新たなタイプのアーティファクトを発生させる。
【０００４】 殆どのアーティファクトはＣＲＴ型ＴＶの場合のアーティファクトとは異なり
、消費者は旧型ＴＶのアーティファクトを見ても気付かないことに慣れているの
で、このような新しいタイプのアーティファクトは非常に目立つ。
【０００５】 プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、オン若しくはオフの状態だけをと
り得る放電セルのマトリクスアレイを利用する。また、中間調（グレイレベル）
が発光のアナログ制御によって表現されるＣＲＴ又はＬＣＤとは違って、ＰＤＰ
は、１フレームあたりの光パルス（維持パルス）の個数を変化させることによっ
て、中間調を制御する。この時間変調は、視覚時間応答に対応した期間に亘って
視覚によって積分される。
【０００６】 ビデオ振幅は、一定の頻度で出現する光パルスの個数を決めるので、振幅が大
きくなることは、光パルス数が増加し、オン時間が長くなることを意味する。こ
のため、このタイプの変調は、パルス幅変調（ＰＷＭ）としても知られている。
【０００７】 ＰＷＭは、すなわち、特に、画像の暗い方の領域で中間調描画の品質が低下す
るという、ＰＤＰ画質の一つの問題の原因である。これは、表示された輝度がパ
ルスの個数に線形であるが、視覚応答及び視覚のノイズ感度が線形ではない、と
いう事実による。暗い方の領域では、視覚は、明るい方の領域よりも感度が高い
。すなわち、最新のＰＤＰが、各カラー成分Ｒ、Ｇ、Ｂに対して、たとえば、２
５５個の離散的な映像レベルを表示できるとしても、暗い方の領域では量子化誤
差が非常に顕著であることを意味する。さらに、ＰＤＰディスプレイで要求され
る逆ガンマ関数は、ビデオの暗い方の領域における量子化ノイズを増加させ、そ
の結果として、分解能不足が認識される。
【０００８】 量子化ノイズの認識性を低下させるディザリング方法を使用する幾つかの解決
策が公知である。これらの解決策は、ディスプレイ、及び、表示されるビデオの
性質には適応していない。従来の文献に提案されたディザリング方法は、主とし
て、静止した黒画像及び白画像（ファックスの分野、新聞写真の描画）の品質を
改良するために開発された。そのため、同じディザリングアルゴリズムをＰＤＰ
に直接適用した場合に、従来の解決策によって得られる結果は最適ではない。
【０００９】 〔発明の概要〕 低下した中間調描画性の欠点を解決するため、本発明は、ＰＤＰに特有の問題
に適合したディザリング技術を提案する。
【００１０】 中間調描画性を改良するため、ディザリング信号は、最終的なビデオ中間調振
幅ビット分解能に切り捨てられるまで、ビデオ信号に加算されない。上述の通り
、ディザリング自体は、表示される分解能のビット数が減少するために生じる量
子化ノイズの影響を軽減するため使用される技術であり、技術文献によって周知
の技術である。ディザリングは中間調描画性を改良するが、短い距離で見ている
視聴者だけに気付かれる高周波数、低振幅のディザリングノイズを伴う。
【００１１】 本発明による解決策は、最適化された中間調描画性と、最小限に抑えられたデ
ィザリングノイズを同時に実現するため、ディザリング信号をＰＤＰ特有の問題
に適合させる。最適化のために、以下に列挙する３種類の具体的な技術を、個別
に、或いは、組み合わせて使用することが可能である。
【００１２】 セルベースのディザリング：プラズマディスプレイのセル構造に適合する。
【００１３】 オブジェクトベースのディザリング：表示されたビデオ画像の構造に適合する
。
【００１４】 振幅ベースのディザリング：表示されたビデオ画像中の画素若しくは画素領域
の振幅レベルに適合する。
【００１５】 セルベースのディザリングは、画素毎にではなく、プラズマセル毎（各画素に
はＲ、Ｇ、Ｂの３個のプラズマセルが存在する）に定義されたディザリング信号
を加える。これにより、ディザリングノイズは、より細くなり、視聴者には殆ど
気付かれなくなる。
【００１６】 オブジェクトベースのディザリングは、ある種の画像内容のオブジェクトだけ
に、或いは、自由に使えるディザリング数の組を表示されたオブジェクトのビッ
ト分解能に適合させるため、ディザリング信号を加えることを意味する。換言す
ると、ディザリング数に対するビット分解能は、表示されたオブジェクトのビッ
ト分解能に適合させられる。このアイデアを明確にするため、二つの例を説明す
る。
【００１７】 例１：ＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）は、殆どの場合、カラー成分Ｒ
、Ｇ、Ｂ毎に４ビットの分解能で生成される。すなわち、ディスプレイ中間調分
解能（カラー成分Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に８ビット）は、この種のＯＳＤを正確に描画し
て余りある分解能をもち、ディザリング信号の加算は、顕著な効果を生ずること
なく、ディザリングノイズを加えるに過ぎない。
【００１８】 例２：ＰＣグラフィックカードが、たとえば、２５６色モードでプラズマディ
スプレイに接続された場合、ディザリング信号を加算することは無益である。カ
ラー成分Ｒ、Ｇ、Ｂ毎のビット分解能は、このモードでは非常に低い。ディザリ
ング技術を使用しても、中間調描画性は改善されない。その理由は、グラフィッ
クカードが、カラー数の減少を補償するため、固有のディザリング信号を連続し
て加算するからであろう。
【００１９】 振幅ベースのディザリングは、自由に使えるディザリング数の組が、ビデオ信
号成分の振幅の関数にされることを意味する。また、換言すると、ディザリング
数に対するビット分解能は、ビデオ信号成分の振幅に適合させられる。ビデオ値
が小さい場合（暗い方の場合）に対して、ビデオ値が大きい場合には、ビット分
解能は、二次逆ガンマ関数を適用しても弛緩しない。したがって、ディザリング
のビット数は、振幅の関数として減少させることができる。
【００２０】 更に有利な実施例は、従属請求項から明白である。
【００２１】 本発明の典型的な実施例は、添付図面に例示され、以下で詳細に説明される。
【００２２】 〔実施例の説明〕 図１には、プラズマディスプレイパネルにおける一般的な発光の概念が説明さ
れている。上述の通り、プラズマセルは、オンとオフの切り換えだけが可能であ
る。したがって、発光は、プラズマセルのスイッチがオンに切り換えられた小幅
のパルスで行われる。異なるカラーは、１フレーム期間毎の小幅のパルスの個数
を変調することによって生成される。このため、フレーム期間は、いわゆるサブ
フィールドＳＦに細分される。各サブフィールドＳＦには、当該サブフィールド
ＳＦで生成される光パルス数を決める特定の重みが割当てられる。発光は、サブ
フィールド符号語によって制御される。サブフィールド符号語は、サブフィール
ドの活性化と不活性化を制御する２進数である。１にセットされた各ビットは、
対応したサブフィールドＳＦを活性化する。０にセットされた各ビットは、対応
したサブフィールドＳＦを不活性化する。活性化されたサブフィールドＳＦにお
いて、割当てられた個数の光パルスが生成される。活性化されていないサブフィ
ールドでは、発光は行われない。１２個のサブフィールドＳＦを含む典型的なサ
ブフィールド構造が図１に示されている。サブフィールド重みは同図の上部に列
挙されている。
【００２３】 フレーム期間は、サブフィールド期間の全体を併せた期間よりも多少長めに描
画されている。なぜならば、非標準的なビデオソースの場合、ビデオラインは、
ジッタの影響を受け、また、サブフィールド期間の全体がジッタを生じるビデオ
ラインに収まることを保証するために、全サブフィールド期間の総時間が標準的
なビデオラインよりも僅かに短くされるからである。
【００２４】 説明の便宜上、用語サブフィールドを定義する。サブフィールドとは、以下の
１．から３．がセルで順番に行われる時間期間を表わす。
【００２５】 １． セルが高電圧で励起状態へ移されるか、又は、低電圧で中立状態へ移さ
れる書込み／アドレッシング期間が存在する。
【００２６】 ２． 対応した短いライティングパルスを生ずる短い電圧パルスを用いてガス
放電が行われる維持期間が存在する。勿論、先に励起されたセルだけがライティ
ングパルスを生成する。中立状態のセルでガス放電は生じない。
【００２７】 ３． セルの充電が抑えられる消去期間が存在する。
【００２８】 上述の通り、プラズマは、様々な濃さの中間調を生成するため、ＰＷＭ（パル
ス幅変調）を使用する。ＣＲＴの場合、輝度が印加された陰極電圧の二次式で近
似できるのに対して、プラズマディスプレイの場合、輝度はＰＤＰの放電パルス
数の一次式で近似される。したがって、ＰＷＭの前に、入力ビデオ信号成分Ｒ、
Ｇ、Ｂに近似的な二次逆ガンマ関数を適用する必要がある。
【００２９】 この逆ガンマ関数の影響は、二次逆ガンマ関数が適用された（１６ビットの分
解能で計算された）、以下の表に列挙されている。二次逆ガンマ関数を入力ビデ
オデータに適用した後、次の列に、この逆ガンマ関数の影響が示されている。こ
の列の数字は、前の列の平方数を２５６で除算し、切り捨てた後に得られる。こ
れにより、出力ビデオ範囲及び入力ビデオ範囲が確実に一致する。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】 「８ビット出力ビデオデータ」として表わされた列の値からわかるように、よ
り少数の入力値に対して、多数の入力レベルが同じ出力レベルに割当てられる。
これは、２５５で除算し、次に、切り捨てを行った結果である。すなわち、領域
が暗くなるほど、量子化ステップは、非線形量子化に対応した明るい領域よりも
高くなる。特に、１６未満の値は、全て０に割当てられる（これは、ビデオ信号
処理の許容範囲外の４ビットのビデオデータ分解能に対応する。）。
【００３４】 ディザリングは、切り捨て処理によって振幅分解能ビットが緩くなることを避
けるための公知技術である。この技術は、切り捨てステップの前に、要求された
分解能が利用可能である場合に限り作用する。しかし、本願の場合には、この条
件が満たされる。なぜならば、逆ガンマ演算後のビデオデータは、１６ビットの
分解能であり、対応した列内で、同一の値が存在しないからである。ディザリン
グは、原理的に、切捨て処理によって失われたビット数と同数のビットを取り戻
すことが可能である。しかし、ディザリングノイズ周波数は、ディザリングビッ
ト数に伴って、減少し目に付き易くなる。
【００３５】 １ビットのディザリングは、利用可能な出力レベルの数を２倍にすることに相
当し、２ビットのディザリングは、利用可能な出力レベルの数を４倍にすること
に相当し、３ビットのディザリングは、利用可能な出力レベルの数を８倍にする
ことに相当する。
【００３６】 上記の表を参考にすると、特に、１６未満の入力値に対し、２５６個のビデオ
レベルを、要求されたＣＲＴ表示装置の中間調描画性で、より正確に再生するた
めには、少なくとも３ビットのディザリングが必要であることがわかる。
【００３７】 上記の表において、「１１ビット逆ガンマデータ」で表わされる列は、逆ガン
マユニットからの出力データを収容する。これらの値は、「１６ビット逆ガンマ
データ」として表わされた列の値を、３２で割算することにより、或いは、より
好ましくは、５ビットの切捨て処理によって、導出される。これらの値がディザ
リング処理でどのように使用されるかは後述する。
【００３８】 次に、セルベースのディザリングについて詳述する。
【００３９】 セルベースのディザリングの場合、ディザリング数は、通常のようにパネルの
全ての画素に加えられるのではなく、パネルのセル毎に加えられる。パネル画素
は、赤色セルと、緑色セルと、青色セルの３個のセルにより構成される。セルベ
ースのディザリングは、ディザリングノイズを細くし、見る人に殆ど気付かれな
いようにさせる点が有利である。
【００４０】 ディザリングパターンはセルに関して定義されるので、一つのセルが異なる色
の連続したセルで拡散するときに、画像が着色することを避けるために、誤差拡
散のような技術を使用することができない。しかし、これは、切り捨て誤差の拡
散と、ビデオ信号に含まれる移動パターンとの間で、低周波数で移動する望まし
くない妨害として観察されるので、重大な欠点ではない。誤差拡散は、静止画像
の場合に最も巧く機能する。
【００４１】 誤差拡散を使用する代わりに、本発明では、静止３次元ディザリングパターン
が提案される。
【００４２】 図３には、このようなパターンの一例が示されている。本例では、３ビットデ
ィザリングが使用される。すなわち、ディザリング数の値は、０〜７の間で変化
する。静止３次元ディザリングパターンは、４＊４＊４個のセルの立方体（１ラ
インに４個のセルを含む４本のラインを含む４個のフレームにより構成される）
に対し定義される。尚、本実施例は、単なる例示であり、ディザリングビットの
数、並びに、ディザリングパターンのサイズ及びタイプは、本発明の他の実施例
では変更され得る。
【００４３】 ３ビットのディザリングを使用するためには、逆ガンマ演算が最終分解能を３
ビット上回るビットで実行されなければならない。この最終分解能は、８ビット
分解能であるとする。この場合、サブフィールド符号化レンジは、０乃至２５５
である。逆ガンマ演算の出力範囲は、０乃至２０４０とすべきである。尚、３ビ
ットディザリングの場合の最大ディザリング数は７である。この数を２０４０に
加算すると、その結果は２０４７であり、起こり得る最大の１１ビットの２進数
％１１１１１１１１１１１である。２０４０よりも僅かに小さい値、たとえば、
２０３２を使用しても構わない。これは、対応した値が最下位５ビットを切捨て
処理することにより１６ビットの逆ガンマデータから簡単に導出できる点が有利
である。
【００４４】 ある種の他の実施例：サブフィールド符号化範囲が０乃至１７５である場合、
逆ガンマ演算の出力範囲は、０乃至１４００となるべきであり、最終的に、符号
化範囲が０乃至１２７である場合、出力範囲は０乃至１０１６にすべきである。
あらゆるパネルセルとあらゆるフレーム毎に、対応したディザパターン値は逆ガ
ンマ関数の出力に加算され、引き続いて、最終的なビット数まで切り捨てられる
。
【００４５】 図３に示された３ビットのディザパターンは静的である。すなわち、パネル全
体に対して反復的に使用される。図３からわかるように、ディザパターンはパネ
ルの水平方向で繰り返される。しかし、ディザパターンは、垂直方向及び時間方
向にも繰り返される。
【００４６】 尚、提案されたパターンは、時間に関して積分した場合、全てのパネルセルに
対して常に同じ値を与える。何らかの状況下で同じ値が得られない場合、一部の
セルが他のセルに対して振幅がオフセットする場合があり、これらの一部のセル
は望ましくない一定の偽の静止パターンに対応する。
【００４７】 次に、本発明によるオブジェクトベースのディザリングの原理を説明する。オ
ブジェクトベースのディザリングは、表示されたオブジェクトの関数として、デ
ィザリングビット数を変更することに相当する。この目的のため、ディザリング
ビット分解能のセレクタとして使用される種々のマスク用ビットパターンが定義
される。たとえば、オブジェクトベースのディザリングがセルベースのディザリ
ングと共に使用される場合、種々のディザリングビット分解能は以下のように実
現することができる。
【００４８】 図３に示されるようなディザリングパターンは、そのまま変更されない。すな
わち、ディザリング数は、ディザリング処理の先頭で、前と同様に３ビット分解
能である。これは、本例の場合に、考えられる最高のビット分解能である。３ビ
ット、２ビット、１ビット及び０ビットの４通りのビット分解能を実現するため
、４種類のマスク用値が定義される。マスク用値は、 ３ビットディザリングの場合：ｍａｓｋｏ＝％１１１＝７Ｈ ２ビットディザリングの場合：ｍａｓｋｏ＝％１１０＝６Ｈ １ビットディザリングの場合：ｍａｓｋｏ＝％１００＝４Ｈ ０ビットディザリングの場合：ｍａｓｋｏ＝％０００＝０Ｈ のようになる。
【００４９】 これらのマスク用ビットパターンは、ブール演算によって高分解能ディザリン
グ数に適用される。これは、ある種の例を用いることによって巧く説明すること
ができる。以下の例では、ブール演算は、論理ＡＮＤ演算である。
【００５０】
【表５】
【００５１】
【表６】
【００５２】
【表７】
【００５３】
【表８】 ３ビットディザリング用の表からは、適用されるマスク用ビットパターンはデ
ィザリング数に影響を与えない、ということがわかる。ディザリング数はそのま
ま保たれるので、３ビットディザリングは望み通りに維持される。
【００５４】 ２ビットディザリング用の表からは、適用されるマスク用ビットパターンが、
３ビットディザリング数を２ビットディザリング数に変換することがわかる。そ
の結果として、要求通りに、２ビットディザリングに対応する４種類の出力値だ
けが得られる。
【００５５】 １ビットディザリング用の表からは、適用されるマスク用ビットパターンが、
３ビットディザリング数を１ビットディザリング数に変換することがわかる。そ
の結果として、要求通りに、１ビットディザリングに対応する２種類の出力値だ
けが得られる。
【００５６】 ０ビットディザリング用の表からは、適用されるマスク用ビットパターンが、
３ビットディザリング数を０ビットディザリング数に変換することがわかる。あ
らゆる入力ディザリング数は、要求通りに、０ビットディザリングに対応した値
０に変換される。
【００５７】 マスク用ビットパターンによるディザリングビット分解能の選択は、ディザリ
ングパターン用の種々の表と、種々のアルゴリズムと、が必要ではない点で有利
である。その結果として、提案する解決策は非常に効率的になる。
【００５８】 現実的なアプリケーションにおいて、ＯＳＤ挿入画像は、０ビットディザリン
グを用いて符号化され、一方、ビデオ画像は、３ビットディザリングを用いて符
号化される。プラズマディスプレイパネルがコンピュータ用のモニターとして使
用される場合、ウィンドウ境界及びアイコン、並びに、文書は、０ビットディザ
リングで表示され、壁紙と、動画（ビデオシーン）、たとえば、ＡＶＩファイル
若しくはＭＰＧファイルを含むウィンドウとは、１ビット、２ビット又は３ビッ
トのディザリングが可能である。
【００５９】 ビデオ画像がＭＰＥＧ−４標準に従って符号化された場合、オブジェクト／領
域ベースのディザリングは、この符号化による恩恵を受ける。ＭＰＥＧ−４標準
は、ビデオオブジェクト符号化のためのツールを提供する。すなわち、ビデオシ
ーン内の異なるオブジェクトは別々に符号化される。本発明の更なる一実施例に
おいて、画像内のオブジェクトのセル用のディザリングビット数は、所与のＭＰ
ＥＧ−４シーケンスに属するオブジェクトの種類及びビット分解能に適合させら
れる。たとえば、殆どの場合に、背景は画像の残りの部分よりも暗く、コントラ
ストが低い。したがって、この領域では、３ビットディザリングが適用される。
前景は、殆どの場合に残りの部分よりも明るく、十分なコントラストがある。し
たがって、この領域では、１ビットディザリングの方が相応しい。
【００６０】 勿論、オブジェクトベースのディザリングは、ビデオ源から、ビデオオブジェ
クトに関するある種の情報を必要とする。このためには、実現するためには非常
に複雑になり得る画像内容解析が必要である。低コストのアプリケーションでは
、この画像内容解析を組み込みことは、コストがかかりすぎるので、オブジェク
トベースのディザリングを低コストで実現するために、オンスクリーンディスプ
レイ挿入画像の場合には、ディザリングをオフに切り換え、画像の残りの部分に
対してはディザリングをオンに切り換えるように制限してもよい。
【００６１】 次に、本発明による振幅ベースのディザリングの原理を詳細に説明する。振幅
ベースのディザリングは、ディザリングビットの個数を、ビデオ成分信号振幅の
関数として変更することに対応する。これは、オブジェクトベースのディザリン
グの場合と同様の方法で実行できる。ディザリング数を用いるブール演算によっ
て対応したディザリングビット分解能を選択するため使用される種々の振幅範囲
に対して、ある種のマスク用ビットパターンが定義される。
【００６２】 ビデオ技術において、ビデオ信号成分値範囲は、通常、０乃至２５５（８ビッ
ト語）である。この範囲は、たとえば、４個の区域に分割される。範囲と、割当
てられる対応したマスク用ビットパターンは、以下の通りである。
【００６３】 ０＜＝Ｘ＜３２の場合、 ｍａｓｋａ＝％１１１＝７Ｈ ３２＜＝Ｘ＜６４の場合、 ｍａｓｋａ＝％１１０＝６Ｈ ６４＜＝Ｘ＜１２８の場合、 ｍａｓｋａ＝％１００＝４Ｈ １２８＜＝Ｘ＜＝２５５の場合、ｍａｓｋａ＝％０００＝０Ｈ ここで、Ｘは入力ビデオ成分Ｒ、Ｇ及びＢの振幅である。
【００６４】 本発明の本実施例によれば、ディザリング回路部において、入力ビデオ信号成
分は、振幅範囲に関して分類される。ディザリングパターンからのディザリング
数は、３ビット分解能で取得され、論理ＡＮＤ演算が対応したマスク用ビットパ
ターンを用いて実行される。得られた値はビデオ信号成分データに加えられる。
これはセル毎に別々に行われる。同じ原理はオブジェクトベースのディザリング
に使用される。
【００６５】 次に、セルベースのディザリング、振幅ベースのディザリンツ及びオブジェク
トベースのディザリングの３種類のディザリング技術を最適化のため組み合わせ
る方法を詳細に説明する。
【００６６】 ３ビットのディザリング数を使用する上記の例を考慮すると、組み合わされた
解は以下の式で記述される。 Rout = trunc [degamma [Rin] + (rdither [x,y,z] AND maska [Rin,x,y,z] AND masko [x,y,z])] Gout = trunc [degamma [Gin] + (gdither [x,y,z] AND maska [Gin,x,y,z] AND masko [x,y,z])] Bout = trunc [degamma [Bin] + (bdither [x,y,z] AND maska [Bin,x,y,z] AND masko [x,y,z])] 式中、 Rinは赤色入力ビデオ信号成分Ｒのビデオレベルを表わし、 Ginは緑色入力ビデオ信号成分Ｇのビデオレベルを表わし、 Binは赤色入力ビデオ信号成分Ｂのビデオレベルを表わし、 degamma[]は１１ビット分解能の逆ガンマ関数を表わし、 maska[]は振幅ベースのマスク用値を表わし、 masko[]はオブジェクトベースのマスク用値を表わし、 rdither[]は、使用されるディザリングパターンに応じた赤色セル用のセルベー
スのディザリング数を表わし、 gdither[]は、使用されるディザリングパターンに応じた緑色セル用のセルベー
スのディザリング数を表わし、 bdither[]は、使用されるディザリングパターンに応じた青色セル用のセルベー
スのディザリング数を表わし、 ｘはパネル画素番号を表わし、 ｙはパネルライン番号を表わし、 ｚはフレーム番号を表わし、 trunc[]は、８ビット分解能の切捨て処理、すなわち、最下位３ビットの切捨て
処理を表わす。
【００６７】 したがって、以下の式： (rdither [x,y,z] AND maska [Rin,x,y,z] AND masko [x,y,z])、 (gdither [x,y,z] AND maska [Gin,x,y,z] AND masko [x,y,z])、及び、 (bdither [x,y,z] AND maska [Bin,x,y,z] AND masko [x,y,z]) は、オブジェクトベースのディザリング及び振幅ベースのディザリングからのマ
スク用ビットパターンを用いた組合せ後に得られるディザリング数を表わす。
【００６８】 この計算の結果は、以下の表に記載されている。例示のためだけに、３個の入
力値８、２１、１１８に対する結果が列挙されている。なぜならば、完全な表を
紙面上に掲載することは容易ではないからである。しかし、ディザリングの効果
は、以下の表から明らかである。１番目の表は、３ビットディザリングの例に関
係する。ディザリングを用いない例と対照すると、入力値８に対して、ディザリ
ングのために、出力値は、２通りのケースで０から１に変化した。入力値２１に
対して、出力値は、ディザリングを用いない場合と比較すると、５通りのケース
で１から２に変化した。入力値１１６に対して、出力値は、３通りのケースで５
４から５５に変化した。勿論、ディザリングの効果は、入力値が増大するのに伴
って小さくなる。その理由は、ディザリング値と入力値の比が減少するからであ
る。
【００６９】
【表９】 次の表は、２ビットディザリングに対する計算結果を列挙する。勿論、ディザ
リングの影響は、加算されるディザリング数が小さくなると共に減少する。しか
し、出力値が４通りのケースだけで変化した入力値２１の場合と、出力値が２通
りのケースで５４から５５へ変化した入力値１１８の場合に限り、違いが生じて
いる。
【００７０】
【表１０】 次の表は、１ビットディザリングに対する計算結果を列挙する。勿論、ディザ
リングの影響は、入力値８と入力値１１８の場合には消滅しているが、入力値２
１に対して、出力値が４通りの場合に１から２へ変化したという影響が残ってい
る。勿論、入力値１２のように、効果が維持されている入力値も存在する。
【００７１】
【表１１】 図４には、本発明の回路実現例が例示されている。入力ビデオデータＲ、Ｇ及
びＢは、逆ガンマユニット１０及びディザ評価ユニット１２へ転送される。逆ガ
ンマユニット１０は、１１ビットの逆ガンマ関数を実行し、１１ビットのビデオ
データＲ、Ｇ及びＢを出力へ送出する。ディザ評価ユニット１２は、ディザリン
グ数、すなわち、赤色に対するＤＲ、緑色に対するＤＲ及び青色に対するＤＢを
計算する。そのため、現在処理されている画素と、有効なライン番号及び有効な
フレーム番号とを判定するため、同期信号Ｈ及びＶを要求する。これらの情報は
、ディザリングパターンが記憶されるルックアップテーブルをアドレス指定する
ため使用される。Ｒ成分、Ｇ成分及びＢ成分は、振幅マスク用値ｍａｓｋａを評
価するためディザ評価ユニット１２で使用される。現在画素用のオブジェクトベ
ースのマスク用値であるマスク用値ＭＯは、ビデオ源内のユニット、たとえば、
ＭＰＥＧ４デコーダによって供給される。このユニットは図示されていない。こ
のようなユニットを利用できない場合には、信号ＭＯは、外部ＯＳＤ挿入回路の
高速ブランキング信号によって代用してもよい。ディザ評価ユニット１２は、上
述の式に従ってブール演算も実行する。計算ユニット１１において、与えられた
ディザリング数及び逆ガンマ出力値は加算され、加算結果の下位３ビットが切り
捨てられ、最終的な出力値Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ及びＢｏｕｔが獲得される。これ
らの値は、サブフィールド符号化ユニット１３へ供給され、サブフィールド符号
化ユニット１３は、制御ユニット１６の制御下でサブフィールド符号化を実行す
る。サブフィールド符号語は、メモリユニット１４に記憶される。このメモリユ
ニットとの間の読み書き動作も外部制御ユニット１６によって制御される。プラ
ズマディスプレイパネルのアドレッシングのため、サブフィールド符号語がメモ
リユニットから読み出され、ライン毎のＰＤＰアドレッシングに使用できる一つ
の非常に長い符号語を作成するため、１ラインに対する全ての符号語が集められ
る。これは、シリアル・パラレル変換ユニット１５で行われる。制御ユニット１
６は、ＰＤＰ制御用の全てのスキャンパルス及び維持パルスを発生する。制御ユ
ニット１６は、基準タイミング用の水平同期信号及び垂直同期信号を受け取る。
【００７２】 本発明は、特に、プラズマディスプレイパネルで使用することができる。プラ
ズマディスプレイは、たとえば、テレビ受像機、及び、コンピュータ用のモニタ
ーのような家電製品に普及している。しかし、本発明の適当な用途は、発光がサ
ブフィールド内の小幅のパルスによって制御されるマトリクスディスプレイ、す
なわち、ＰＷＭの原理が発光を制御するため使用されるマトリクスディスプレイ
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 サブフィールドでの小幅のパルスによるプラズマセル活性化の説明図である。
【図２】 画素ベースのディザリング及びセルベースのディザリングの説明図である。
【図３】 セルベースの３次元ディザリングパターンの説明図である。
【図４】 ＰＤＰに組み込まれた本発明による回路のブロック図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年８月２２日（２００２．８．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＵ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，Ｃ Ｚ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＧＤ，ＧＥ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ (72)発明者 ツヴィンク，ライナー ドイツ連邦共和国，78052 ファオエス− フィリンゲン，ボーツェナー・シュトラー セ ２ Ｆターム(参考） 5C077 LL19 MP08 NN09 NN17 PP15 PP32 PP68 PQ12 PQ23 PQ25 RR09 RR10 TT10 5C080 AA05 BB05 CC03 DD05 EE19 EE28 FF12 GG08 GG11 JJ01 JJ02 KK43 【要約の続き】 ィザリング方式と、自由に使えるディザリング数の組が ビデオ画像の領域／オブジェクトに依存して作成される オブジェクト／領域ベースのディザリング方式と、自由 に使えるディザリング数の組がビデオ（信号）レベルに 依存して作成されるディザリング方式である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビデオ画像の画素のカラー成分に対応した複数の発光素子を
    具備した表示装置に表示するためのビデオ画像データを処理する際に、ビデオ画
    像における中間調描画性を改良するためビデオデータにディザリング法を適用す
    る、ビデオ画像データ処理方法であって、 上記ディザリング法には、 画素の各カラー成分ＲＧＢに別々のディザリング数が加算されるセルベースの
    ディザリング処理と、 自由に使えるディザリング数の組がビデオ画像内の領域／オブジェクトに依存
    して作成されるディザリング処理と、 自由に使えるディザリング数の組がビデオ（信号）レベルに依存して作成され
    るディザリング処理と、 のうちの少なくとも一つ以上のディザリング処理が単独で、又は、組み合わせて
    含まれていることを特徴とする、ビデオ画像データ処理方法。
  2. 【請求項２】 セルベースのディザリング処理の場合に、ビデオ画像は多数
    の区域に分割され、 第１の次元はビデオライン数に対応し、第２の次元はビデオライン区域内の画
    素数に対応し、第３の次元はビデオフレーム数に対応する静止した３次元ディザ
    リングパターンが定義され、ビデオシーケンスで繰返し使用される、 請求項１記載のビデオ画像データ処理方法。
  3. 【請求項３】 静止した３次元ディザリングパターンは、４個の連続したフ
    レームの各ラインに４画素が含まれた４本のラインの区域に対して、３ビットの
    ディザリング数のビット分解能を用いて定義される、請求項２記載のビデオ画像
    データ処理方法。
  4. 【請求項４】 領域／オブジェクトベースのディザリング処理の場合に、様
    々なビデオオブジェクト／領域に関する情報がＭＰＥＧ４方式のデータストリー
    ムから引き渡される、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のビデオ画像デー
    タ処理方法。
  5. 【請求項５】 ディザリング処理のための自由に使えるディザリング数の各
    組に対し、得られる最終的なディザリング数のために選択される高分解能ディザ
    リング数のビットをブール演算によって決める対応したマスク用ビットパターン
    が割当てられる、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のビデオ画像データ処
    理方法。
  6. 【請求項６】 ビデオレベルベースのディザリング処理の場合に、ビデオレ
    ベルの全範囲がセクションの個数に分割され、 各セクションには、得られる最終的なディザリング数のために選択される高分
    解能ディザリング数のビットをブール演算によって決める対応したマスク用ビッ
    トパターンが割当てられる、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のビデオ画
    像データ処理方法。
  7. 【請求項７】 ０から２５５までのビデオレベルの全範囲は、３ビットのビ
    ット分解能が使用される０から３１の区域、２ビットのビット分解能が使用され
    る３２から６３の区域、１ビットのビット分解能が使用される６４から１２７の
    区域、及び、０ビットのビット分解能が使用される１２８から２５５の区域の４
    個の区域に分割され、 ビット分解能はビデオレベルの範囲が増加するのに伴って減少する、 請求項６記載のビデオ画像データ処理方法。
  8. 【請求項８】 全てのディザリング処理を組み合わせて使用する場合に、 Rinが赤色入力ビデオ信号成分Ｒのビデオレベルを表わし、 Ginが緑色入力ビデオ信号成分Ｇのビデオレベルを表わし、 Binが赤色入力ビデオ信号成分Ｂのビデオレベルを表わし、 degamma[]が１１ビット分解能の逆ガンマ関数を表わし、 maska[]が振幅ベースのマスク用値を表わし、 masko[]がオブジェクトベースのマスク用値を表わし、 rdither[]が使用されるディザリングパターンに応じた赤色セル用のセルベース
    のディザリング数を表わし、 gdither[]が使用されるディザリングパターンに応じた緑色セル用のセルベース
    のディザリング数を表わし、 bdither[]が使用されるディザリングパターンに応じた青色セル用のセルベース
    のディザリング数を表わし、 ｘがパネル画素番号を表わし、 ｙがパネルライン番号を表わし、 ｚがフレーム番号を表わし、 trunc[]が８ビット分解能の切捨て処理、すなわち、最下位３ビットの切捨て処
    理を表わすとき、 以下の式、 Rout = trunc [degamma [Rin] + (rdither [x,y,z] AND maska [Rin,x,y,z] AND masko [x,y,z])] Gout = trunc [degamma [Gin] + (gdither [x,y,z] AND maska [Gin,x,y,z] AND masko [x,y,z])] Bout = trunc [degamma [Bin] + (bdither [x,y,z] AND maska [Bin,x,y,z] AND masko [x,y,z])] が適用される、 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のビデオ画像データ処理方法。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のビデオ画像データ
    処理方法を使用する、プラズマディスプレイ装置におけるビデオ信号処理方法。
  10. 【請求項１０】 ビデオ画像の画素のカラー成分に対応した複数の発光素子
    を具備した表示装置に表示するためのビデオ画像データを処理する際に、ビデオ
    画像における中間調描画性を改良するためビデオデータに加算されるディザリン
    グ数を計算するディザリングユニットが設けられたビデオ画像データ処理装置で
    あって、 上記ディザリングユニットは、 画素の各カラー成分ＲＧＢに別々のディザリング数が加算されるセルベースの
    ディザリング処理と、 自由に使えるディザリング数の組がビデオ画像内の領域／オブジェクトに依存
    して作成されるディザリング処理と、 自由に使えるディザリング数の組がビデオ（信号）レベルに依存して作成され
    るディザリング処理と、 のうちの少なくとも一つ以上のディザリング処理を単独で、又は、組み合わせて
    用いることによりディザリング数を計算することを特徴とする、 ビデオ画像データ処理装置。
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